측면 및 천장 개구부가 설치된 구획실 내 화재 현상에 천장 개구부 위치가 미치는 영향에 대한 검토

Investigation on Effect of Ceiling Vent Location on Fire Phenomena in Enclosure with Side and Ceiling Vents

본 연구에서는 측면 및 천장 개구부가 설치된 구획실 내 화재 현상에 천장 개구부 위치가 미치는 영향에 대해 전산시뮬레이션을 이용하여 검토하였다. 천장 개구부 위치를 Case F, Case F-M, Case M, Case M-B, Case B 조건으로 변화시켰고, 측면 개구부 위치에서 각 조건의 천장 개구부 중심까지의 거리는 각각 0.265, 0.525, 0.750, 0.975, 1.235 m이었다. Case M-B 조건에서 전체적인 구획실 내 온도 분포 및 연기층의 온도가 가장 낮았고 연기층 두께가 가장 얇았으며, 천장 개구부를 통과하는 유출 질량 유량이 가장 많았다. 이러한 경향이 나타난 이유 중 하나는 측면 개구부를 통해 유입되는 유동에 의한 화재 플룸 거동의 변화 때문이다. 온도 분포 가시화 결과, 연기 배출 성능 향상을 위한 천장 개구부 위치의 결정을 위해서는 측면 개구부를 통해 유입되는 유동에 의한 화재 플룸의 기울어짐과 기울어짐이 나타나는 화재 플룸 영역의 높이 예측이 중요할 것으로 판단된다. 측면 개구부를 통해 유입되는 유동에 의한 화재 플룸의 기울어짐 예측을 위해 기존 화염각 상관식을 검토하였고, 기존 화염각 상관식은 본 전산시뮬레이션 결과를 과소 예측하는 것으로 나타났다.

In this study, the effect of ceiling vent location on the fire phenomena in the enclosure with side and ceiling vents was numerically investigated. As the ceiling vent location, Case F, Case F-M, Case M, Case M-B, and Case B were tested, and their distances from the side vent to the center of each vent were 0.265, 0.525, 0.750, 0.975, and 1.235 m, respectively. Among these cases, Case M-B showed the lowest temperature distribution in the enclosure and smoke layer temperature, the thinnest smoke layer, and the highest mass flow rate of outflow through the ceiling vent. One of possible reasons for these results is owing to the fact that the behavior of fire plume is changed by the inflow through the side vent. As the visualization result of temperature distribution, to determine the ceiling vent location for the improvement of smoke ventilation performance, it can be important to predict the amount of fire plume inclination by inflow through the side vent and the height of inclined fire plume region. To predict the amount of fire plume inclination by inflow through the side vent, the previous correlations of flame angle were assessed, which under-estimated the present numerical simulation result.